[发明专利]前馈式三角积分模拟转数字调变器

说明书

本发明提供一种前馈式三角积分模拟转数字调变器，其整合了回授电路、加法电路以及量化电路。整合后的电路结构具有高稳定度的优点，并不需要主动电路，并采用连续逼近法的控制电路，使得只用一个比较器就达成多位量化功能。

技术领域

本发明涉及模拟数字转化器领域，特别是涉及一种前馈式三角积分模拟转数字调变器。

背景技术

三角积分调变(sigma-delta modulation，简称SDM)广泛应用在各种电子组件之中，例如：模拟数字转换器、交换电容式滤波器、频率合成器，以及无线通信系统。应用在模拟数字转换器时，由于三角积分调变具有噪声整形(noise shaping)的特性，三角积分调变的阶数越高，其噪声整形的效果越好，具有提升信号噪声比(signal-to-noise ratio，简称SNR)的优点。由于n阶的三角积分调变器需要n个积分器来实现，因此采用二阶以上的高阶三角积分调变器的结构时，会增加功率的消耗以及电路面积。另外，三角积分调变阶数越高，电路也越容易不稳定。

传统技术中揭露了一种三角积分模拟数字调变器的结构，其中在多个积分器之间采用前馈回授的连接方式，提升系统的稳定度，但是后面还要搭配加法器、增益级放大器以及量化器，才能产生输出信号，复杂的电路结构增加了电路面积以及消耗功率。

传统技术中还揭露了一种共享式积分器，该共享式积分器在采用n阶的三角积分调变器时，只需要使用n/2(当n为偶数)或(n+1)/2(当n为奇数)个积分器，再搭配与其结合的运作方法，每个积分器做两次积分运算，即可实现n阶三角积分调变器的功能，降低电子系统的面积与消耗功率。其缺点是应用在三阶以上的三角积分调变器时，是将n/2或(n+1)/2个积分器串接，直接串接积分器容易造成电路系统不稳定，另外积分运算的次数也会随着积分器的数量变多，总共需要做n次或(n+1)次积分运算，降低系统的运作速度。以3阶的三角积分调变器为例，该结构需要2个积分器，总共需要做4次积分运算，相较于2阶的三角积分调变器只需2次积分运算，应用在模拟数字转换器时，3阶三角积分调变器的转换速度只有2阶三角积分调变器转换速度的一半。

有鉴于上述传统技术的问题，需要提供一种具有高稳定度、无需主动电路、只需一个比较器就能达成多位量化功能的调变器。

发明内容

鉴于此，有必要针对传统技术中调变器不稳定，消耗功率大的问题，提供一种具有高稳定度、无需主动电路、只需一个比较器就能达成多位量化功能的前馈式三角积分模拟转数字调变器。

为了解决上述的问题，本发明提出一种前馈式三角积分模拟转数字调变器，包括：

输入端电容切换电路，接收输入时序控制信号、输入电压以及电容切换信号，并且产生积分输入信号；

前馈式积分器，接收所述积分输入信号、连续渐进式控制信号以及输入时序控制信号，并且产生积分输出信号；

多位量化器，接收所述积分输出信号以及量化基准控制信号，并且产生调变输出信号；

连续渐进式控制电路，接收所述调变输出信号，产生所述量化基准控制信号、所述连续渐进式控制信号以及数据加权平均信号；以及

数据加权平均电路，接收素数数据加权平均信号，并且产生所述电容切换信号。

在其中一个实施例中，所述前馈式积分器包括多个处理积分运算的积分电路，所述多个积分电路的连接方式包括：

所述多个积分电路串接成多个级数，第一级积分电路接收所述积分输入信号，经过积分运算产生串接输出信号连接至第二级积分电路的输入端，之后前一级的积分电路的输出信号连接至下一级积分电路的输入端；以及

各级积分电路分别产生另一输出信号，所述输出信号互相连接成为所述积分输出信号。

在其中一个实施例中，所述第一级积分电路以及中间各级积分电路包括：